CC BY
15
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ РЕАКЦИИ НИОБИЯ И ТАНТАЛА С ОРГАНИЧЕСКИМИ
РЕАГЕНТАМИ
Беков Улугбек Сафарович
ассистент Бухарского инженерно-технологического института,
Узбекистан, г. Бухара
FLUORESCENT REACTIONS OF NIOBIUM AND TANTALUM WITH ORGANIC REAGENTS
Ulugbek S. Bekov
assistant of Bukhara Engineering and Technology Institute,
Uzbekistan, Bukhara
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются условия флуоресцентных реакций ниобия и тантала с органическими реагентами, химизм реакций, роль органических растворителей в ходе реакций, пути повышения чувствительности реакций. Изучены интенсивность флуоресценции комплексов ниобия, оценена усиление в присутствии растворов метанола, этанола и ацетона. Сделана попытка рассчитать значения реального критерия чувствительности флуоресценции изученных комплексов.
ABSTRACT
The article discusses the conditions of fluorescent reactions of niobium and tantalum with organic reagents, the chemistry of the reactions, the role of organic solvents in the course of reactions, ways to increase the sensitivity of reactions. The fluorescence intensity of niobium complexes was studied, and the enhancement in the presence of methanol, ethanol, and acetone solutions was estimated. An attempt was made to calculate the values of the real criterion of fluorescence sensitivity of the studied complexes.
Ключевые слова: флуоресцентные реакции, органический реагент, морин, кверцетин, изотермы растворимости, сульфонафтолазорезорцин, перекись водорода, метанол, этанол, ацетон, интенсивность флуоресценции, комплексообразование, критерий чувствительности, экстракция, каталитического действия реагента, экстракци-онно-флуориметрическая определения.
Keywords: fluorescence reactions, organic reagent, morin, quercetin, solubility isotherms, sulfonaphtholazoresor-cinol, hydrogen peroxide, methanol, ethanol, acetone, fluorescence intensity, complexation, sensitivity criterion, extraction, catalytic effect of the reagent, extraction fluorimetric determination.
Теоретическая часть
В литературе описаны флуоресцентные реакции ниобия с люмогаллионом (1) и тантала с родамином 6 Ж (2). Нами исследованы новые флуоресцентные реакции ниобия и тантала с органическими реагентами - морином (МОР), кверцетином (КВ) и сульфо-нафтолазорезорцином (СНАР) [1,3].
Ниобий с морином (кверцетином) в присутствии перекиси водорода образует комплексные соединения, обладающие зеленой флуоресценцией. Установлены оптимальные условия образования комплексов Nb-H2O2-MOP (рН=3; W=420 нм; W=505 нм) и Nb-H2O2-KB (рН=2,1; W*=425 нм; W=500 нм) [2,5].
В многих работа предложены способ разделения тантала и ниобия, который основан на различии в
растворимости фторотанталата калия K2TaF7 и фто-роксониобата калия K2NbOF5*H2O. Разделению благоприятствует отличие в кристаллической структуре этих солей, что исключает изоморфную сокристалли-зацию.
Сопоставление изотерм растворимости танталовой и ниобиевой соли (рис.2) показывает, что разделение выгодно проводить при концентрации ОТ 1 -7 %, так как в этой области (в которой в данной фазе устойчива соль K2NbOF5*H2O) растворимость танталовой соли в 10 - 12 раз ниже растворимости ниобиевой соли. Растворимость ниобиевой и особенно танталовой комплексной соли понижается в присутствии избытка фтористого калия.
Библиографическое описание: Беков У.С. Флуоресцентные реакции ниобия и тантала с органическими реагентами // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 5(71). URL: http://7universum. com/ru/ nature/archive/item/9350
Рисунок 1. Изотермы растворимости комплексных фторидов тантала и ниобия в плавиковой кислоте
Эксперимент
На основании полученных экспериментальных данных, а также учитывая состояние перекисного комплекса ниобия и морина при рН=3, можно предположить, что образование флуоресцирующего комплекса ниобия с морином происходит по следующему уравнению:
КЪ0(0Н)2Н202+ + ШЯ" = = [Nb0(0H)2H202(HзR)]- + №
Интенсивность флуоресценции комплексов ниобия значительно усиливается при добавлении в раствор метанола (этанола, ацетона). Рассчитаны численные значения реального критерия чувствительности флуоресценции изученных комплексов (ЕвQ) в зависимости от содержания в растворе метанола (эта-
альная часть
нола, ацетона). Расчет значений ЕвQ произведен согласно работ [3,4]. Чувствительность флуориметри-ческого определения ниобия с морином и перекисью водорода составляет 0,02 мкг ниобия, а с кверцети-ном и перекисью водорода - 0,4 мкг ниобия в 5 мл раствора [1,4].
Исследован сульфонафтолазорезорцин как флуоресцентный реагент на ниобий. Изучены оптимальные условия образования флуоресцирующих комплексов ниобия со СНАРом в присутствии вспомогательных комплексообразователей (ВКО) - перекиси водорода (фторида, оксалата, тартрата). Комплексо-образование ниобия со СНАРом зависит от рН, вида ВКО, времени и концентрации компонентов. Некоторые экспериментальные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Основные спектрофотометрические и флуоресцентные характеристики комплексов ]Ь-ВКО-СНАР
]\Ь-И2О2-СНАР ]Ь-фторид-СНАР ]Ь-тартрат-СНАР ]Ь-оксалат-СНАР
рН 3,2-4,7 6,1-6,5 5,2-6,0 5,6-6,1
^мах" в нм 535-540 540-545 530-535 540
^махФ в нм 667-668 667-688 650 667-688
ЕвQ*10-3 242,5 195,0 73,0 58,0
Независимо от вида ВКО ниобия со СНАРом образует комплексы, в которых соотношение №:СНАР=1:1. Установлено, что в комплексообразо-вании с ниобием участвуют ОН"группы реагента, а также один из азотов азогруппы. В ИК-спектре комплекса №-окс-СНАР обнаружена полоса, характерная для оксалатной группы, что свидетельствует об участии оксалат-иона в образовании смешанного (тройного) комплекса №-окс-СНАР.
Изучили влияние метанола (этанола, ацетона) на интенсивность флуоресценции комплексов №-ВКО-СНАР. В присутствии небольших количеств (1030%) метанола (этанола, ацетона) в растворе интенсивность флуоресценции комплексов увеличивается
в результате образования сольватов. При более высоких концентрациях органических растворителей активность флуоресценции уменьшается, что обусловлено разложением комплексов. Наибольшее значение объективного критерия чувствительности (Е^) имеет комплекс Nb-H202-СНАР в присутствии 30% метанола в растворе. Сравнение численных значений ЕвQ для комплексов №-ВКО-СНАР с величинами углов наклона прямых калибровочного графика указывает на полное их соответствие (рис.2).
Изучено влияние титана, тантала и некоторых комплексантов на интенсивность флуоресценции комплексов №-ВКО-СНАР. Титан значительно
уменьшает интенсивность флуоресценции при соотношении ^№>1:1. На интенсивность флуоресценции комплексов №-окс(тартрат)-СНАР не влияют 10-ти кратные количества тантала.
Рисунок 2. Численные значений ЕвQ для комплексов МЪ-ВКО-СНАР с величинами углов наклона
1-т-И202-СНЛР 2МЪ-фторид-СНАР 3-МЪ-тартрат-СНАР 4МЪ-оксалат-СНАР
Выводы
• исследована новая флуоресцентная реакция тантала с морином и перекисью водорода. Комплексное соединение Ta-H202-М0Р, образующееся в водных и водно-спиртовых растворах, неустойчиво. С течением времени интенсивность флуоресценции значительно уменьшается, что связано с разложением комплекса вследствии каталитического действия тантала на реакцию окисления морина избытком перекиси водорода. Устойчивость комплекса Ta-H202-М0Р повышается при экстракции его бутано-лом;
• изучены оптимальные условии экстракции комплекса, рассчитаны численные значения Ев^ и ЕвQ для бутанольного экстракта комплекса. Были также рассчитаны значения ЕвQ для комплекса Ta-H202-М0Р в водном и водно-ацетоновом растворах.
• из полученных данных следует, что для практических целей лучше применять экстракцию комплекса бутанолом, так как в бутаноле комплекс более устойчив и обладает наибольшей интенсивностью флуоресценции. Чувствительность экстракци-онно-флуориметрического определения тантала с морином и перекисью водорода составляет 0,03 мкг тантала в 5 мл экстракта.
Список литературы:
1. Самарина Т. О., Иванов В. М., Фигуровская В. Н. Оптические и цветометрические характеристики комплексов переходных металлов c 1-нитрозо-2-нафтол-3,б-дисульфокислотой в присутствии поверхностно-активных веществ // Журн. аналит. химии. 2012. Т. 67, №4. С. 364.
2. Рустамов Н. Х., Багбанлы С. И., Рустамова У. Н. Экстракционно-фотометрическое определение кобальта(П) с ароматическими диаминами и 2,4-динит-робензолазопирокатехином // Азербайдж. хим. журн. 2013. № 4. С.35-43.
3. Zalov A. Z., Gavazov K. B. Extractive Spectrophotometry Determination of Nickel with 2-hydroxy-5-iodothiophe-nol and Diphenylguanidine // Chem. J. 2014. Vol. 04, № 5. P. 20-25.
4. Кулиев К. А., Вердизаде Н. А. Спектрофотометрическое исследование комплексов никеля (II) с 2,6-дитиол-4-этилфенолом и гетероциклическими диаминами // Kost-2015 : Book of abstracts. Intern. Congr. on Heterocyclic Chem. M., 2015. С. 457.
5. Нгуен Ван, Страшнов П. В., Ковальчукова О. В. Успехи синтеза и комплексообразования : Третья Всерос. науч. конф. (с междунар. участием), посвящ. 55-летию РУДН. М., 2014. Ч. 2. С. 132.
